Soluções

Três conceitos básicos:

Densidade, concentração e molaridade são três conceitos básicos e causam, às vezes, grande confusão.

Densidade é uma propriedade intrínseca da matéria.
A matéria tem duas características fundamentais: possui massa e ocupa lugar no espaço.
Lembre-se que "ocupar lugar no espaço" é sinônimo de dizermos "tem volume". Assim, massa e volume são coisas que tudo que é material tem.

A relação entre a massa e o volume de um corpo qualquer recebe o nome de densidade, que pode ser matematicamente expressa como:

d = m/V

 
Perceba que tudo que é material possui densidade, não importando se é uma substância simples ou uma mistura, independentemente de seu estado físico. Uma gota de água pura, uma gota de água salgada ou mesmo o vapor da água ou um cubo de gelo possuem densidade, embora em cada uma das situações exemplificadas o valor dessa densidade varie.

DENSIDADE E CONCENTRAÇÃO
Quando falamos em concentração estamos nos referindo obrigatoriamente a uma solução.
Uma solução tem pelo menos dois componentes: soluto e solvente.
Soluto é aquele que está dissolvido, solvente aquele que dissolve.
Em um copo de água com sal teremos a água como solvente e o sal como soluto. Essa solução possui densidade? Claro que sim, afinal é matéria! Só que as soluções apresentam também outra característica muito importante: a concentração.


Concentração é amplamente utilizado em nosso cotidiano. Cansamos de ler rótulos de produtos tais como "suco concentrado" ou "detergente concentrado", e ainda ouvimos muito falar em concentração disso ou daquilo. A concentração nada mais é do que a relação entre a massa do soluto (o que está dissolvido) e do volume da solução. Quer ver como é simples?

A concentração e o cafezinho.

Você vem me visitar e eu lhe ofereço um café.
Pergunto a você: quantas colheres de açúcar (ou quantas gotas de adoçante)?
 O que eu quero saber, quimicamente falando, é se você quer uma solução de café (solvente) com açúcar (soluto) muito ou pouco concentrado.
 Se você é um "formigão", provavelmente gostará de seu café bem doce, ou seja, com bastante quantidade (massa) de açúcar por xícara (volume) de café. Se estiver de dieta me pedirá um café com baixa concentração de açúcar, ou seja, pouca quantidade (massa) de açúcar por xícara (volume) de café.

Podemos então calcular a concentração de uma solução se soubermos duas coisas: a massa do soluto e o volume da solução.


C = m/V


A concentração altera a densidade.

Pegue uma xícara de café (sem açúcar) com, por exemplo, 100mL de café. Se você aferir e obtiver, digamos, 100g (sua massa), poderá calcular sua densidade: d = m/V = 1g/mL. Coloque nessa xícara uma colher com mais ou menos 10g de açúcar. A nova massa será de 100 + 10=110g, e a nova densidade
d = m/V = 1,1g/mL.

Antes de colocarmos o açúcar, a concentração de açúcar no café era de zero, afinal não tinha nenhum açúcar. Depois de adoçado, a concentração passa a ser de C = m/V = 0,1g/mL.

Fica claro que quanto mais açúcar colocarmos, maior a densidade e maior a concentração.

MOLARIDADE E CONCENTRAÇÃO MOLAR
Para a química as quantidades são, muito costumeiramente, expressas em mols ou moles (plural de mol). Podemos então calcular algo que chamaremos de concentração molar. Concentração porque relaciona a quantidade de soluto por volume e molar porque essa quantidade não será expressa em quantidade de massa, mas sim em moles. Supondo ainda o exemplo da xícara de café, e supondo que o açúcar utilizado tenha a fórmula C6H12O6, podemos calcular quantos moles as 10g de açúcar representam e calcular qual a concentração molar ou molaridade dessa solução.

A molaridade nada mais é então que a relação entre a quantidade de soluto expressa em moles e o volume da solução.


Unidade: mol/l ou molar.

Observação – Relação entre a molaridade e a concentração comum:

        
M = n1/V(l)  , como n1 = m1/mol.

M = m1/V(l).mol

C= m1/V  à m1 = C.V(l) (I)

M = m1/V(l).molà M.V(l) mol (II)

Igualando (I) e (II):

C.V(l) (I) = M.V(l) mol (II)

C =  M.mol



Relembrando e tomando cuidado...
Solvente: aquele que "dissolve";
Soluto: aquele que é "dissolvido";


Densidade: relação entre a massa e o volume de qualquer corpo material;
d = m/V

Concentração: relação entre a massa do soluto e o volume da solução;
C = m/V

Molaridade: relação entre o número de mol do soluto e o volume da solução.


Observe:
Matematicamente, densidade e concentração têm fórmulas semelhantes - d=m/V e C=m/V, mas não são a mesma coisa: o m na fórmula da densidade é a massa total da amostra enquanto que na concentração é a massa apenas do soluto.

Molalidade ou concentração molal

Molalidade ou concentração molal é a relação entre o número de mol do soluto (n1) e a massa do solvente (m2), em quilogramas (kg) (não pode ser expressa em outra unidade).

W = n1/m2

Sendo: W = molalidade ou concentração molal n1 = número de moles do soluto m2 = massa do solvente em quilogramas

Vejamos:
Uma solução é preparada, dissolvendo-se 4,250 g de NaNO3 em 2000 g de água. Qual a molalidade da solução? (Dado: Na = 23 u; N = 14; O = 16)

m1 = 4,25g
m2 = 2000g = 2kg
A massa molar do NaNO3 é soma das massas molares dos elementos:
23 + 14 + 16 + 16 + 16 = 86 g/mol ou 85 g mol ¬¹

Podemos agora calcular o número de mol do soluto.
n1= m1/Mol  4,25 g /85 g mol ¬¹ = 0,050 mol

Aplicando a fórmula da molalidade, temos:

W = 0,050 mol/2 kg  = 0,025/1 kg = 0,025mol/KG
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Assunto: SOLUÇÕES

Resolva as questões abaixo:

1. (FAAP) Quais as massas de Na2CO3 e de água, necessárias para preparar 2 kg de uma solução aquosa de carbonato de sódio de concentração igual a 0,5 molal?


2. (UFG) Qual é a molalidade de uma solução que contém 34,2 g de sacarose, C12H22O11, dissolvidos em 200 g de água? Dados: C = 12; H = 1; O = 16
a) 0,1 molal
b) 0,005 molal
c) 0,5 molal
d) 1,2 molal
e) 0,0005 molal

3. (PUCC) Se dissolvermos 40 g de hidróxido de sódio em 162 g de água, a quente, a fração molar do soluto será: Dados: Na = 23; O =16; H = 1
a) 0,2
b) 0,02
c) 0,1
d) 0,01
e) n.d.a.


4. (MED – POUSO ALEGRE) Concentração molal, é:
a) Equivalente-grama de soluto por litro de solvente;
b) Mol de soluto por litro de solvente;
c) Mol de soluto por 1 000 g de solvente;
d) 100 g de soluto por 1 000 g de solvente.


5. (ITA) Deseja-se calcular a fração molar do soluto de uma solução aquosa 0,50 molal desse soluto. Sabe-se que o peso molecular da água vale 18,0.
Qual é a melhor opção:

a) O cálculo somente será possível se for dado o peso molecular do soluto.
b) O cálculo somente será possível se forem dadas as condições de pressão e de temperatura.
c) O cálculo somente será possível se for dada a densidade da solução.
d) O cálculo somente será possível se for dada a fração molar do solvente.
e) Não falta nenhum dado para o cálculo pedido.


6. (UBERLÂNDIA) A concentração de ácido acético (C2H4O2) no vinagre é da ordem de 0,83 M. Aproximadamente, quantos gramas desse ácido há em 1 litro de vinagre? Dados: C = 12; H = 1; O =16
a) 10 g
b) 20 g
c) 30 g
d) 40 g
e) 50 g

7. (MED – ITAJUBA) Quantos gramas de Na3PO4 (PM = 164) são necessários para preparar 5,0 litros de uma solução 3 molar?
a) 10,9
b) 65,6
c) 98,4
d) 273
e) 2460


8. (MED – POUSO ALEGRE) Para se preparar um litro de solução de KMnO4 0,1 N que deve atuar como oxidante em meio ácido, são necessários do sal: Dados: K = 39; Mn = 55; O =16

a) 15,8 g
b) 7,9 g
c) 31,6 g
d) 3,16 g
e) 1,58 g


9. (PUC) Foram totalmente dissolvidos em 100 ml de ácido clorídrico 6,54 gramas de zinco. Supondo não haver variação de volume da solução, qual é a molaridade da solução final em cloreto de zinco? Dado: Zn = 65,4

a) 0,1 M
b) 0,2 M
c) 1 M
d) 2 M
e) 10 M


10. (UFPR – UEMT) Uma solução aquosa de determinada concentração foi preparada a 20°C. Na temperatura de 60°C, a sua concentração será exatamente a mesma, somente se for expressa como:

a) normalidade
b) molaridade
c) molalidade
d) fração pondero-volumétrica
e) fração volumétrica

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Resolução:

01 - Aproximadamente 106 g de Na2CO3 e 1894 g de H2O.

02 - C 03 - C 04 - C 05 - E
06 - E 07 - E 08 - D 09 - C 10